Роль дрожжей в современном производстве.

Больше-Ломовисский филиал МБОУ Пичаевская  СОШ

Пичаевского района Тамбовской области

Роль дрожжей в современном производстве

Киселёв Никита Олегович,

ученик 7 класса

Перова Елена Тимофеевна,

учитель биологии и географии

2012

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………………стр 3

Глава 1. Теоретическая часть.

Распространение дрожжей………………………………………………………..стр 4

Роль дрожжей в спиртопроизводстве…………………………………………….стр 4

Роль дрожжей в хлебопечении……………………………………………………стр 5

Роль дрожжей в виноделии………………………………………………………..стр 5

Роль дрожжей в пивоварении и квасоварении…………………………………..стр 5

       Роль кормовых дрожжей в кормлении сельскохозяйственных

животных и птицы…………………………………………………………………стр 6

Опасные термофильные дрожжи………………………………………………….стр 7

Глава 2. Практическая часть………………………………………………………стр 7

Заключение…………………………………………………………………………стр 8

Используемые ресурсы…………………………………………………………….стр 8

Приложения…………………………………………………………………………стр 9

1. Теоретическая часть

1. Введение

Актуальность

Дрожжи широко распространены в природе, особенно там, где имеются сахаристые вещества (ягоды, фрукты, нектар цветов, молочные продукты и т.д.). В связи со способностью дрожжей производить спиртовое брожение сахаров их используют в хлебопечении, виноделии, пивоварении, спиртовом и глицериновом производстве, в молочной промышленности, для получения эргостерина (провитамин D2), нуклеиновых кислот и т.п. Дрожжи - очень древний «домашний организм». Людьми они используются уже порядка 1000 лет, а то и больше, для ферментации и выпечки. Учёные предполагают, что в Египте пиво варили ещё за 6000 лет до н. э., и 1200 лет до н. э. овладели технологией выпечки хлеба из дрожжей. Учёный Луи Пастер установил роль дрожжей в спиртном брожении. В 1680 году голландский натуралист Антони Ван Левенгук первый посмотрел на дрожжи через оптический микроскоп, но он из-за отсутствия движения не увидел в них живых организмов, а вот французский микробиолог Луи Пастер в 1857 году доказал, что спиртовое брожение не просто химическая реакция, а биологический процесс, производимый дрожжами. В 1881 году датский работник лаборатории Эмиль Христиан Хансен выделил чистую культуру дрожжей, а в 1883 году впервые применил её для получения пива (Приложение 1). В общем было ещё много исследований и только в 1969 году доказали что дрожжи это не единый таксон, а скорее живая форма. В современном производстве дрожжи по-прежнему используются.

Проблема исследования: Использование дрожжей в современном производстве.

Цель: изучить роль дрожжей в современном производстве.

Задачи:  

1. изучить литературу по данной теме;
2. сделать сравнительный анализ уже существующих способов использования дрожжей в производстве;
3. провести эксперимент по изучению биологических процессов,  производимых  дрожжами;
4. выяснить, как влияют  дрожжи на организм человека.

Объект исследования: способы использования дрожжей в современном производстве.

Предмет исследования: роль дрожжей в современном производстве.

Методы исследования: анализ литературы по изучаемой теме, сравнение,  эксперимент.

Исследовательская   работа   рассчитана  на  повышение  и расширение уровня знаний по биологии.

Гипотеза: Дрожжи широко используются в современном производстве.

Ход исследования:

1.  Сбор и анализ информации по данной теме.

2.  Проведение эксперимента:

    а) «пробуждение» дрожжей;

    б) размножение дрожжей;

    в) выделение дрожжами углекислого газа;

3.Заключение.

4.Вывод.

Результаты исследования

2. Распространение дрожжей

Местообитания дрожжей связаны преимущественно с богатыми сахарами субстратами: поверхностью плодов и листьев, где они питаются прижизненными выделениями растений, нектаром цветов, раневыми соками растений, мёртвой фитомассой и т. д., однако они распространены также в почве (особенно в подстилке и органогенных горизонтах) и природных водах. Дрожжи постоянно присутствуют в кишечнике и ходах ксилофагов (питающихся древесиной насекомых), богатые дрожжевые сообщества развиваются на листьях, поражённых тлёй. Представители рода Lypomyces являются типичными почвенными обитателями.

3. Роль дрожжей в спиртопроизводстве

Как известно, именно дрожжи превращают вещества зерна в этиловый спирт, и их можно рассматривать как одно из многочисленных орудий труда человека, а дрожжевую ферментацию - один из самых древних микробиологических процессов, используемых человеком в своих целях. Спиртовое брожение - процесс, приводящий к образованию этанола из водных растворов углеводов (сахаров), под действием некоторых видов дрожжей. В биотехнологии для производства спирта используют сахарный тростник, фуражную кукурузу и другие дешёвые источники углеводов. Для получения сбраживаемых сахаридов они разрушаются серной кислотой или амилазами грибного происхождения. Затем проводится сбраживание и ректификационная перегонка спирта до стандартной концентрации около 96 % об.

В спиртовом производстве в качестве возбудителей брожения используются дрожжи семейства сахаромицетов. Они продуцируют комплекс ферментов, под действием которого сахара сусла превращаются в этиловый спирт и углекислый газ. В спиртовом производстве применяют расы (разновидности, отличающиеся несколькими особенностями) дрожжей верхового брожения, обладающие высокой энергией брожения. Они образуют максимальное количество спирта.

В качестве питательной среды для размножения дрожжей служит сусло, содержащее вещества, необходимые для их питания. Иногда в сусло добавляют дробленый зеленый солод в качестве источника дополнительного питания. Температуру поддерживают на уровне 28 - 30 °С. Размножение дрожжей осуществляют в аппаратах - дрожжанках. Аппарат представляет собой вертикальный цилиндр с коническим днищем, снабженный двумя змеевиками для нагрева и охлаждения сусла.

4. Роль дрожжей в хлебопечении

Приготовление печёного дрожжевого хлеба — одна из древнейших технологий. Дрожжи проводят спиртовое брожение с образованием множества веществ, обуславливающих вкусовые и ароматические качества хлеба. Спирт испаряется при выпечке. Кроме того, в тесте формируются пузыри углекислого газа, заставляющие его «подниматься» и после выпечки придающие хлебу губчатую структуру и мягкость. Мука обычно бедна сбраживаемыми сахарами, поэтому в тесто добавляют яйца или сахар. Для получения большего количества вкусовых соединений тесто прокалывают или перемешивают, высвобождая углекислый газ, а потом снова оставляют «подниматься».

5. Роль дрожжей в виноделии

Дрожжи в естественных условиях присутствуют на поверхности плодов винограда, часто они заметны как светлый налёт на ягодах. Хотя «дикие» эпифитные дрожжи и могут привести к непредсказуемому результату брожения, обычно они не выдерживают конкуренции с обитающими в винных бочках бродильщиками. Собранный виноград давят, получая сок с 10—25 % сахара. Для получения белых вин от него отделяют смесь косточек и кожуры (мезга), в мусте для красных вин она остаётся. Затем в результате брожения сахара превращаются в этанол. Соединения, полученные при созревании вина, определяют его аромат и вкус. Для получения ряда вин (например, шампанского) вторично сбраживают уже перебродившее вино. Прекращение брожения связано либо с исчерпанием запасов сахаров (сухое вино), либо с достижением порога токсичности этанола для дрожжей.

6. Роль дрожжей в пивоварении и квасоварении

В пивоварении в качестве сырья используется зерно (чаще всего ячмень), содержащее много крахмала, но мало сбраживаемых дрожжами сахаров. Поэтому перед брожением крахмал гидролизуют. Для этого используются амилазы, образуемые самим зерном при прорастании. Пророщенный ячмень носит название солод. Солод размалывают, смешивают с водой и варят, получая сусло, которое впоследствии сбраживается дрожжами. Различают пивные дрожжи низового и верхового брожения. Дрожжи верхового брожения формируют «шапку» на поверхности сусла, предпочитают температуры 14—25°C (поэтому верховое брожение также называется тёплым) и выдерживают более высокие концентрации спирта. Дрожжи низового (холодного) брожения имеют оптимум развития при 6—10°C и оседают на дно ферментёра.

Квас производится по аналогичной схеме, однако помимо ячменного широко применяется ржаной солод. К нему добавляется мука и сахар, после чего смесь заливается водой и варится с образованием сусла. Важнейшим отличием квасоварения от производства пива является использование при сбраживании сусла помимо дрожжей молочнокислых бактерий.

7. Роль кормовых дрожжей в кормлении сельскохозяйственных

животных и птицы

Современное производство животноводческой и птицеводческой продукции уделяет особое внимание кормовым рационам. Корма растительного и животного происхождения содержат необходимые питательные вещества в недостаточном количестве. Поэтому роль кормовых дрожжей как белково-витаминно-минеральной добавки в настоящее время имеет особо важную роль для сельскохозяйственных предприятий. В себестоимости продуктов животноводства 65-70% затрат приходится на корма, поэтому полноценное питание животных и правильная организация процесса кормления занимают ведущую роль в интенсификации производства. Жизнедеятельность животных неразрывно связана с образованием и распадом протеина в организме. Среди питательных веществ протеин занимает одно из основных мест. С одной стороны, он необходимый компонент обменных процессов и, с другой, предшественник в образовании белков тела и продукции (молоко, шерсть, яйца и т.д.). Для того, чтобы образовать протеин своего тела животное должно получать необходимое количество протеина в составе пищи. В настоящее время в стране существует дефицит протеина в кормах. Поэтому в регулировании этого уровня большую роль играют различные кормовые добавки с повышенным содержанием протеина, включающего в себя незаменимые аминокислоты, макро- и микроэлементы, витамины. Кормовые дрожжи получают из чистых дрожжевых культур, выращиваемых на гидролизатах отходов спиртовой, сахарной, деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности. Дрожжи - богатый источник витаминов группы В. По содержанию их дрожжи превосходят все белковые корма, в том числе и корма животного происхождения. Однако, в отличие от последних, в дрожжах отсутствует витамин В12. Эту особенность дрожжей следует учитывать, особенно при использовании их в комбикормах и кормосмесях, состоящих только из растительных компонентов.

8. Опасные термофильные дрожжи

Ученые Канады и Англии установили убивающую способность дрожжей. Клетки дрожжей убивают чувствительные, менее защищенные клетки организма путем выделения в них ядовитых белков малого молекулярного веса. Токсичный белок действует на плазменные мембраны, увеличивая их проницаемость для патогенных микроорганизмов и вирусов. Дрожжи попадают вначале в клетки пищеварительного тракта, а потом уже в кровяное русло. Таким образом, они становятся тем? «троянским конем», с помощью которого неприятель попадает в наш организм и способствует подрыву его здоровья? Попадая в организм, они начинают свою разрушительную деятельность. Оказываясь в нашем пищеварительном тракте, а затем, попадая в кровеносное русло, они разрушают мембраны клеток, способствуя онкологическим заболеваниям. В Библии, «Книге книг», в Исходе (гл.12, стих 20) дается прямое указание евреям, покинувшим Египет: «Ничего квасного не ешьте, во всяком пребывании вашем ешьте пресный хлеб». Видимо, такой хлеб более полезен для здоровья, особенно тем, кто находится в пути, не ведет оседлый образ жизни.

2. Практическая часть

Чтобы изучить свойства дрожжей, на которых основано их применение, я провёл эксперименты.

Опыт «Выделение дрожжами углекислого газа» (Приложение 2).

Материалы: две баночки, дрожжи, сахар, тёплая вода, спички.

В баночке «Э» (экспериментальная) приготовил смесь из дрожжей, воды и сахара.

В баночку «К» (контрольная) залил воду и дрожжи. Баночки плотно закрыл. Через 2 часа в каждую баночку поместил горящую спичку. В баночке «К» она продолжала гореть, а в «Э» погасла, так как там скопился углекислый газ (фото)

Вывод: дрожжи выделяют в процессе своей работы углекислый газ

Но как увидеть этот газ? Оказалось можно, для этого я провел следующую работу.

Наблюдение « Питание дрожжей» (Приложение 3).

Как питаются дрожжи, я наблюдал  через микроскоп. Я увидел, что при соединении дрожжей с сахаром в тёплой воде, на поверхности появились пузырьки. Через некоторое время их стало больше.

Вывод: дрожжи, питаясь сахаром, выделяют пузырьки - углекислый газ.

Эксперимент «Процесс работы дрожжей» (Приложение 4).

Цель: проследить процесс работы дрожжей.

Материалы: чашка, вода, дрожжи, сахар, бутылка, воздушный шарик.

Ход эксперимента:

1 шаг. Я взял чашку и налил 2 столовые ложки тёплой воды, добавил в нее две чайной ложки дрожжей, затем одну затем одну чайную ложку сахара и перемешал.

2 шаг. Перелил этот раствор в бутылку, а на горлышко бутылки натянул

воздушный шарик.

3 шаг. Поставил бутылку в миску с теплой водой

Результат: через некоторое время смесь поднялась, и шарик надулся. Это можно объяснить тем, что в тёплой воде дрожжи «проснулись», начали питаться сахаром и стали выделять углекислый газ. Он поднял смесь вверх, и пузырьки надули шарик.

Вывод: дрожжи, питаясь сахаром, выделяют углекислый газ, а его пузырьки поднимают  шар.

Вывод по экспериментальной части: дрожжи при благоприятных условиях (тепло, наличие сахара) быстро размножаются, наращивая массу, и выделяют много углекислого газа. На этом основано их применение в промышленности и быту.

Заключение

Некоторые виды дрожжей с давних пор используются человеком при приготовлении хлеба, пива, вина, кваса. В сочетании с перегонкой процессы брожения лежат в основе производства крепких спиртных напитков. Полезные физиологические свойства дрожжей позволяют использовать их в биотехнологии. В настоящее время их применяют в производстве ксилита, ферментов, пищевых добавок, для очистки от нефтяных загрязнений. Также дрожжи широко используются в науке в качестве модельных организмов для генетических исследований и в молекулярной биологии. Пекарские дрожжи были первыми из эукариот, у которых была полностью определена последовательность геномной ДНК. Это доказывает, что их использование незаменимо для современного производства. Выводы: наша гипотеза подтвердилась. Но использование дрожжей как продукта питания должно быть ограничено. Дрожжи также могут быть фактором порчи продуктов питания.

Используемые ресурсы:

1. http://www.sergey-osetrov.narod.ru/Projects/Yeast/Yeast_12_races.htm биология дрожжей
2. http://ru.vlab.wikia.com/wiki/%D0%94%D1%80%D0%BE%D0%B6%D0%B6%D0%B8 применение дрожжей
3. http://dneprfosfat.com.ua/products/droggi/  кормовые дрожжи
4. http://ifomin.ru/2010/05/drozzi/ термофильные дрожжи
5. фотографии автора(не прошли по объёму – удалены из файла)